Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Сравнительный анализ методов выбора высот антенн на интервалах цифровых радиорелейных линий (РРЛ) 11
1.1. Критерии допустимости пар высот антенн на интервалах РРЛ 11
1.2. Характеристика используемых исходных данных и условий проведения анализа 18
1.3. Результаты сравнительного анализа критериев допустимости и методов выбора высот антенн 21
1.4. Основные выводы по главе 1 34
ГЛАВА 2. Исследование влияния субрефракционных замираний на показатели качества передачи при использовании приближенной методики выбора высот антенн 37
2.1. Общая характеристика влияния субрефракционных замираний на показатели качества передачи 37
2.2. Расчет субрефракционных составляющих показателей качества 39
2.3. Расчет показателя качества по ошибкам в условиях недостаточных высот антенн 42
2.4. Расчет показателей неготовности в условиях недостаточных высот антенн 48
2.5. Основные выводы по главе 2 56
ГЛАВА 3. Исследование зависимости влияния субрефракционных замираний от характеристик интервалов РРЛ 59
3.1. Характеристика особенностей интервалов 59
3.2. Исследование влияния энергетических характеристик интервалов 61
3.3. Исследование влияния региональной статистики рефракции
радиоволн 65
3.4. Исследование влияния требований к показателям качества передачи 69
3.5. Основные выводы по главе 3 83
ГЛАВА 4. Исследование методов оценки влияния интерференционных замираний на интервалах цифровых РРЛ 87
4.1. Сравнительный анализ методов оценки интерференционной составляющей неустойчивости при одинарном приеме сигналов 87
4.2. Сравнительный анализ методов оценки влияния интерференционных замираний при разнесенном приеме 94
4.3. Оценка влияния интерференционных замираний на показатели неготовности 100
4.4. Исследование модифицированного метода оценки интерференционной составляющей неустойчивости 108
4.5. Основные выводы по главе 4 114
Заключение 117
Список использованных источников
- Результаты сравнительного анализа критериев допустимости и методов выбора высот антенн
- Расчет показателя качества по ошибкам в условиях недостаточных высот антенн
- Исследование влияния требований к показателям качества передачи
- Сравнительный анализ методов оценки влияния интерференционных замираний при разнесенном приеме
Введение к работе
Актуальность темы. Радиорелейные линии (РРЛ) играют важную роль на сетях связи России. С одной стороны, это обусловлено известными их преимуществами в сравнении с кабельными, в том числе, волоконно- оптическими линиями (ВОЛС), такими как экономическая эффективность, высокая надежность линейного тракта, слабая зависимость от природных и климатических условий, быстрота ввода в эксплуатацию, возможность использования антенных опор РРЛ для размещения антенн другого назначения. С другой стороны, в условиях огромной территории России с крайне неравномерной плотностью населения, суровых климатических условий в северных районах и слаборазвитой инфраструктурой связи в большинстве регионов страны РРЛ являются одним из наиболее предпочтительных видов транспортных радиолиний связи. Поэтому в тех случаях, когда в настоящее время или в ближайшем будущем не требуется пропускная способность более примерно 2,5 Гбит/с, РРЛ являются хорошей альтернативой по отношению к ВОЛС.
В силу известных преимуществ уже давно практически все строящиеся и реконструируемые РРЛС являются цифровыми. В России цифровые РРЛС широко применяются на магистральных, внутризоновых и местных сетях единой сети электросвязи, в системах подвижной связи, а также на сетях технологической связи различного назначения.
Показатели качества передачи радиорелейных линий в значительной степени определяются условиями распространения радиоволн, причем наиболее сложной задачей является учет влияния замираний, обусловленных случайными изменениями параметров радиоканала. В этой связи исключительно важным является адекватный учет влияния замираний разных видов на показатели качества передачи.
В настоящее время при проектировании РРЛ в России наиболее широкое применение получили следующие два метода оценки влияния замираний сигналов на интервалах РРЛ сантиметрового диапазона: метод, основанный на Рекомендации P.530 Международного союза электросвязи (МСЭ), и метод, основанный на российской «Методике расчета трасс цифровых РРЛ прямой видимости в диапазоне частот 2-20 ГГц», разработанной научно- исследовательским институтом радио (НИИР).
В этих условиях актуальной задачей является сравнение указанных методов как с точки зрения рекомендаций по выбору высот подвеса антенн на интервалах, так и с точки зрения оценки показателей качества передачи, а также выработка рекомендаций по использованию этих методов в разных условиях.
Целью настоящей диссертационной работы является сравнительный анализ и выработка рекомендаций по использованию методов учета влияния субрефракционных и интерференционных замираний сигналов на интервалах цифровых радиорелейных линий (ЦРРЛ).
Указанная цель достигается решением следующих научных задач:
-
Сравнительный анализ и выработка рекомендаций по использованию методов выбора высот антенн на интервалах ЦРРЛ.
-
Исследование влияния субрефракционных замираний на показатели качества по ошибкам и неготовности при недостаточных высотах подвеса антенн.
-
Исследование зависимости влияния субрефракционных замираний от характеристик интервалов и требований к показателям качества передачи.
-
Выработка рекомендаций по использованию методов оценки показателей качества по ошибкам и показателей неготовности в условиях недостаточных высот подвеса антенн.
-
Исследование влияния многолучевых замираний на показатели неготовности интервалов.
-
Исследование модифицированного метода оценки интерференционной составляющей неустойчивости.
Объектом исследования является методика автоматизированного проектирования и расчета качественных показателей ЦРРЛ связи.
Предмет исследования - исследование методов оценки влияния субрефракционных и интерференционных замираний сигналов на качественные показатели интервалов ЦРРЛ связи.
При проведении исследований применялись методы математической статистики, теории распространения радиоволн и имитационного моделирования. При этом использовались опубликованные труды, результаты исследований, национальные и международные нормативные акты и официальные статистические материалы.
Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что в ней впервые выполнен сравнительный анализ основных методов учета влияния субрефракционных и интерференционных замираний сигналов на интервалах ЦРРЛ и разработаны рекомендации по использованию этих методов для оценки влияния указанных замираний при выборе высот подвеса антенн и расчете показателей качества передачи информации в разных условиях.
Личный вклад. Все основные научные результаты, выводы и рекомендации, содержащиеся в диссертации, получены автором самостоятельно. Все расчеты и многочисленные вычислительные эксперименты также выполнены автором самостоятельно с использованием прикладной профессиональной программы ДИСАП-ЦРРЛ и топографических исходных данных интервалов реальных РРЛ.
Основные научные результаты диссертации:
-
-
Результаты сравнительного анализа критериев допустимости пар высот антенн на интервалах ЦРРЛ сантиметрового диапазона.
-
Рекомендации по использованию методов выбора высот антенн на интервалах ЦРРЛ, основанные на результатах сравнительного анализа методов МСЭ и НИИР.
-
Результаты исследования влияния субрефракционных замираний на показатели качества передачи при недостаточных высотах антенн, выбранных в соответствии с приближенной методикой МСЭ.
-
Результаты исследования зависимости влияния субрефракционных замираний от характеристик интервалов при использовании разных методов учета влияния указанных замираний.
-
Рекомендации по использованию методов оценки показателей качества передачи в условиях недостаточных высот подвеса антенн.
-
Результаты сравнительного анализа методов оценки интерференционной составляющей неустойчивости при различных методах приема сигналов.
-
Результаты исследования влияния многолучевых замираний на показатели неготовности интервалов при одинарном и разнесенном методах приема.
-
Результаты исследования модифицированного метода оценки интерференционной составляющей неустойчивости на пересеченных и слабопересеченных интервалах.
Практическая значимость результатов исследования заключается в том, что полученные в диссертации результаты, относящиеся к выбору наименьших допустимых высот подвеса антенн и расчету показателей качества передачи, могут быть использованы при автоматизированном проектировании ЦРРЛ сантиметрового диапазона.
Результаты диссертационной работы внедрены в СПбГУТ им. проф. М. А. Бонч-Бруевича, где используются при изучении дисциплин: «Спутниковые и радиорелейные системы передачи» и «Моделирование и оптимизация РТС», что подтверждено соответствующим актом внедрения.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на 63-й научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов СПбГУТ (Санкт-Петербург, 2011), на 64-й Международной научно-технической и научно-методической конференции «Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании» (Санкт-Петербург, 2012), на 15-й Всероссийской научно-практической конференции Российской академии ракетно-артиллерийских наук «Актуальные проблемы защиты и безопасности» (Санкт-Петербург, 2012), на Всеармейской научно-практической конференции «Инновационная деятельность в Вооруженных силах РФ» (Санкт-Петербург, 2012), на II-й Международной научно-технической и научно-методической конференции «Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании» (Санкт-Петербург, 2013).
Публикации. Основные научные положения, изложенные в диссертации и выносимые на защиту, опубликованы в 8 печатных работах, из них 4 в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации.
Структура и объем работы. Диссертация включает оглавление, введение, четыре главы, заключение, список использованных источников из 72- х наименований и два приложения. Работа содержит 150 страниц текста, включая два приложения, 55 таблиц.
Результаты сравнительного анализа критериев допустимости и методов выбора высот антенн
При проведении анализа использован обширный массив топографических данных интервалов реальных цифровых РРЛ, проектирование которых выполнялось в течение последних 10 лет. При этом рассмотрено 152 интервала различной протяженности: 26 интервалов длиной от 10 до 20 км, 43 интервала длиной от 20 до 30 км, 48 интервалов длиной от 30 до 40 км, 23 интервала длиной от 40 до 50 км и 12 интервалов длиной от 50 до 65 км. Рассмотренные интервалы характеризуются различной формой продольного профиля и различными параметрами местных предметов (лесов и строений). С точки зрения условий отражения радиоволн от земной поверхности все интервала рассматривались как пересеченные.
Анализ выполнялся с учетом статистических характеристик рефракции радиоволн в предположении нормального распределения эффективного вертикального градиента диэлектрической проницаемости воздуха g в приземном слое тропосферы толщиной примерно 100 м /18, 21 /. При этом этом использовались следующие параметры нормального распределения: среднее значение д = —10 10 81/ти, стандартное отклонение од = 9 10 81/м .
Указанные значения параметров относятся к радиоклиматическому району № 8 (Средняя полоса Западно-Сибирской низменности), где цифровые РРЛ используются весьма широко. Кроме того, эти значения близки к соответствующим значениям для северных, центральных и юго-западных районой Европейской территории России (районы №№ 1, 2 и 3). Они также не сильно отличаются от значений для Забайкалья, Приамурья и Приморья (районы №№ 10, 11 и 12) /18/.
Учитывая важность задачи выбора высот антенн на интервалах РРЛ длинноволнового участка сантиметрового диапазона, где совместное влияние земной поверхности и рефракции радиоволн в нижних слоях тропосферы имеет сложный характер, а также тот факт, что в большинстве существующих и проектируемых цифровых РРЛ используется сантиметровый диапазон радиоволн (диапазон № 10 сверхвысоких частот - СВЧ), все вычислительные эксперименты выполнялись в предположении использования диапазона частот 8 ГГц /50-53/. Выбор данного диапазона объясняется широким использованием его при строительстве среднескоростных и высокоскоростных цифровых РРЛ различного назначения. Следует отметить, что оба рассматриваемых в этой главе метода выбора высот антенн относятся, прежде всего, к диапазону сантиметровых волн.
Для каждого из сравниваемых методов выбора высот антенн: метода, основанного на Рекомендации МСЭ-Р Р.530, и метода, основанного на Методике НИИР, определялись наименьшие допустимые высоты антенн на каждом рассматриваемом интервале. Высоты антенн определялись с точностью 0,5 м. При этом полагалось, что высоты антенн на обоих концах интервала всегда одинаковы.
При выполнении вычислительных экспериментов считалось, что уровень мощности передатчиков равен 26 дБм, а пороговый уровень приемника равен минус 71 дБм (Рош = 10_3), что соответствует пропускной способности 155 Мбит/с при использовании модуляции 128 QAM.
Полагалось также, что всегда G{ = G2. При этом коэффициенты усиления антенн выбирались в зависимости от длины интервалов: при R 30 км полагалось, что используются антенны диаметром 1,2 м с усилением 37,2 дБ, при 30 км R 65 км - антенны диаметром 1,8 м с усилением 40,8 дБ (указанные значения коэффициентов усиления соответствуют антеннам серии HP производства фирмы «Andrew»).
Считалось, что используется радиорелейное оборудование с верхним размещением приемопередатчиков, поэтому суммарные потери в антенно-волноводных трактах (АВТ) на интервале полагались равными 1,0 дб.
Для определенности полагалось также, что рассматриваемые интервалы входят в состав внутризоновой РРЛ с длиной эталонного тракта 200 км /18/.
При выполнении всех вычислительных экспериментов, связанных с анализом методов выбора высот антенн на интервалах РРЛ, использовалась прикладная программа ДИСАП-ЦРРЛ (Диалоговая Система Автоматизированного Проектирования Цифровых Радиорелейных Линий), разработанная на кафедре радиотехнических систем СПб ГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича/21/.
В процессе проведения вычислительных экспериментов для каждого из 152 рассмотренных интервалов были выбраны наименьшие допустимые высоты антенн с использованием Рекомендации МСЭ и Методики НИИР. При этом для каждого метода осуществлялась проверка их допустимости в соответствии с критериями (1) и (2) (для метода МСЭ) и (3) и (4) (для метода НИИР). По результатам указанной проверки для каждого интервала определена величина разности высот антенн, полученных методами МСЭ и НИИР, Ah, м /54, 55/.
Результаты сравнительного анализа критериев допустимости и методов выбора высот антенн на интервалах длиной от 10 до 20 км (выборка 1), от 20 до 30 км (выборка 2), от 30 до 40 км (выборка 3), от 40 до 50 км (выборка 4) и от 50 до 65 км (выборка 5) представлены соответственно в таблицах 1.1 - 1.5. При этом в столбцах 3 и 7 приведены значения наименьших допустимых высот антенн, выбранных соответственно с использованием методов МСЭ и НИИР. В столбцах 6 и 12 указаны критерии допустимости, имеющие определяющее значение при выборе высот (+ соответствует критерию при субрефракции, - относится к критерию при нормальной рефракции). В последнем 13-м столбце приведены значения разности высот антенн, соответствующих методам МСЭ и НИИР, остальные обозначения в таблицах соответствуют выражениям (1.1), (1.3), (1.5) и (1.7).
В таблице 1.6 представлены результаты сравнительного анализа относительной роли критериев допустимости при выборе высот антенн методами МСЭ и НИИР для интервалов разной длины. В столбцах 3-6 этой таблицы приведены значения числа интервалов и их процента относительно размера выборки, для которых определяющую роль при выборе наименьших высот антенн играет соответствующий критерий допустимости. В столбце 7 приведены значения числа интервалов и их процента, для которых в методах МСЭ и НИИР определяющую роль играют разные критерии.
Расчет показателя качества по ошибкам в условиях недостаточных высот антенн
Полученные результаты свидетельствуют о том, что в случае выбора наименьших допустимых высот антенн в соответствии с Рекомендацией МСЭ Р.530 субрефракционные замирания влияют на показатели неготовности в не меньшей степени, чем на показатель качества по ошибкам, и это влияние также в сильной степени зависит от длины интервалов. При этом влиянием этих замираний можно пренебречь только в случае коротких интервалов длиной менее 30 км. В остальных случаях это влияние необходимо учитывать.
Даже для интервалов длиной 30-40 км расчетное значение субрефракционной составляющей среднегодового показателя неготовности достигает почти 18 % от нормируемого значения, а расчетное значение этого показателя для худшего месяца превышает половину указанной нормы.
Для интервалов длиной 40 - 50 км расчетное значение UARcy6p превышает половину нормы на этот показатель, а расчетное значение для худшего месяца в отдельных случаях более чем вдвое превышает норму на среднегодовой показатель.
Наконец, в случае протяженных интервалов длиной более 50 км влияние субрефракционных замираний на показатели неготовности проявляется исключительно сильно. Даже расчетный среднегодовой показатель неготовности может превышать нормируемое значение в 11 и даже более, чем в 18 раз. Что касается расчетного показателя для худшего месяца, то он может превышать указанную норму в десятки раз (на выборке 5 - более чем в 55 раз). Таким образом, и с точки зрения влияния на показатели неготовности выбор наименьших высот антенн в соответствии с Рекомендаций Р.530 на протяженных интервалах явля 55 ется неприемлемым.
Статистические характеристики субрефракционной составляющей среднегодового показателя неготовности UARcy6p при выборе наименьших высот антенн в соответствии с Рекомендацией МСЭ
Длинаинтервалов,км Размер выборки Число интервалов, для которых ДЛ 0 Среднее значение UARcy(jp ,% Среднее значение UARcy6pUARmpM СтандартноеотклонениеUARcy6p норм МаксимальноезначениеUARcy6p" норм В таблице 2.11 представлены статистические характеристики субрефракционной составляющей показателя неготовности для худшего месяца InAR особенно для интервалов / и/шнорм длиной более 50 км, а также большие величины средних значений указанных отношений.
Таблица 2.11 Статистические характеристики субрефракционной составляющей показателя неготовности для худшего месяца UARcy6vxM при выборе наименьших высот антенн в соответствии с Рекомендацией МСЭ
Длина интервалов,км Размер выборки Число интервалов, для которых Д/і 0 Среднее значениеL//mCy5p.xM,% Среднее значениеUAKCyQp хм Стандартное отклонениеС//і/\Субр ХМ Максимальное значениеU/i/\CygpXM
1. Субрефракционные замирания влияют и на ненормируемые показатели качества передачи и на нормируемые показатели качества, причем как на показатель качества по ошибкам, так и на показатели неготовности.
2. Степень влияния субрефракционных замираний на показатели качества передачи в значительной степени зависят от длины интервалов и быстро возрастает с увеличением длины интервалов.
3. Если выбор наименьших допустимых высот антенн в соответствии с Методикой НИИР обеспечивает достаточно небольшое, причем контролируемое влияние указанных замираний на показатели качества, то высоты антенн, выбранные на основе Рекомендации МСЭ Р.530, во многих случаях оказывают 57
ся недостаточными, что обуславливает существенное, а порой неприемлемое ухудшение показателей качества передачи на интервалах.
4. Лишь в случае коротких интервалах длиной менее 30 км при выборе высот антенн на основе указанной Рекомендации МСЭ можно пренебречь влиянием субрефракционных замираний на показатели качества.
5. На интервалах средней протяженности длиной от 30 до 40 км влияние субрефракции относительно невелико: расчетное значение субрефракционной составляющей показателя качества по ошибкам SESRcy6p составляет всего несколько процентов от нормируемого значения показателя SESR, а расчетное значение субрефракционной составляющей среднегодового показателя неготовности UARcyQp не превышает примерно 18 % от нормируемого значения.
6. На интервалах длиной от 40 до 50 км расчетные значения SESRcy6p и UARcyQp не только соизмеримы с соответствующими нормами, но в ряде случаев превышает половину нормируемых значений.
7. В случае протяженных интервалов длиной более 50 км составляющая SESRcy6p и особенно составляющая UARcy6p могут в несколько раз превышать соответствующие нормируемые значения, что дает основание говорить о неприемлемости выбора наименьших высот антенн в соответствии с Рекомендаций Р.530 на протяженных интервалах.
8. Для всех рассмотренных длин интервалов официально ненормируемая субрефракционная составляющая показателя неготовности для худшего месяца UARcyfy хм примерно в 3 - 4 раза превышает субрефракционную составляющую среднегодового показателя неготовности.
9. Следует отметить большой разброс расчетных значений субрефракционных составляющих обоих нормируемых показателей качества передачи в пределах каждой из рассмотренных выборок интервалов, особенно для протяженных интервалов.
10. Следует также отметить, что субрефракционные замирания в услови ях недостаточных высот антенн примерно в одинаковой степени влияют на оба нормируемых показателя качества: показатель SESR и показатель UAR.
11. В заключение следует отметить, что, хотя все представленные в этой главе результаты расчета относятся к конкретным типовым условиям (радиоклиматический район, энергетические характеристики радиорелейного оборудования и антенн, статус РРЛ, в состав которой входят рассматриваемые интервалы) и получены на конкретной выборке из 83 интервалов длиной более 30 км, можно говорить о том, что они адекватно отражают существенное, а порой неприемлемое ухудшение показателей качества передачи при выборе наименьших допустимых высот антенн на основе Рекомендации МСЭ Р.530, особенно в случае интервалов протяженностью более 40 км, и свидетельствуют о необходимости использования для этой цели Методики НИИР.
Исследование влияния требований к показателям качества передачи
Изменение пропускной способности РРЛ не учитывается Рекомендациями МСЭ-Р Р.530. В соответствии с Методикой НИИР величина пропускной способности РРЛ влияет на пороговое значение величины дифракционных потерь при субрефракции, что приводит к изменению наименьших допустимых высот антенн: чем меньше пропускная способность линии, тем ниже высота подвеса антенн. Это подтверждается проведенным исследованием. Так, величина разности Ah на интервале РРЛ при максимальной (С=155 Мбит/с (63Е1) и минимальной (С=8 Мбит/с (4Е1) пропускной способности достигает 25 м (таблица 3.1). Если при С =155 Мбит/с в 57,1 % от числа исследованных интервалов значение наименьших допустимых высот антенн, рассчитанных по Методика НИИР, превышает минимально допустимые высоты, определенные по Рекомендациям МСЭ-Р-Р, то для С=8 Мбит/с доля таких интервалов составляет лишь 8,6 %. Таким образом, Методика НИИР, в отличии от Рекомендаций МСЭ-Р, адекватно оценивает влияние энергетических характеристик интервалов.
На интервалах длиной более 40 км снижение пропускной способности РРЛ позволяет уменьшить величину наименьших допустимых высот антенн, рассчитанных по Методике НИИР.
Региональная статистика рефракции радиоволн не оказывает влияния на значение минимально допустимых высот антенн, определеляемых Рекомендациями МСЭ-Р. Высоты антенн, рассчитанные по Методике НИИР, напротив, имеют существенные отличия в зависимости от радиоклиматического района как в условиях субрефракции, так и нормальной (стандартной) рефракции. Наиболее благоприятными с точки зрения статических характеристик рефракции радиоволн являются радиоклиматические районы №№ 1в, 6, худшими -районы №№ 4, 9. Радиоклиматический район № 8 и близкие к нему по характеристикам районы №№ 1,2, 3, 10, 11 и 12 являются типовыми (типичными) для территории Российской Федерации. Различие Ah минимальных допустимых высот антенн на интервале для различных районов достигает (таблица № 3.2) до 15 метров в сторону увеличения и до 18 метров в сторону уменьшения. Таким образом, влияние региональной статистики рефракции радиоволн корректно учитывается Методикой НИИР.
На интервалах длиной более 40 км в радиоклиматических районах №№ 1в и 6 минимально допустимые высоты, определенные по Методике НИИР снижаются, а в районах №№ 4, 9 увеличиваются.
Длина эталонного тракта влияет на нормируемые показатели качества, причем как на показатель качества по ошибкам, так и на показатели неготовности.
Увеличение длины эталонного тракта приводит к повышению наименьших допустимых высот антенн, рассчитанных по Методике НИИР, особенно на интервалах большой протяженности.
Для интервалов длиной 30 - 40 км расчетное значение субрефракционной составляющей SESRcyQp составляет для L3T = 600 км более 20 процентов от нормируемого значения показателя SESR, для Ьэт = 2500 км более 80 процентов, для интервалов длиной 40 - 50 км расчетное значение SESRcy6p в ряде случаев превышает норму в несколько раз, а в случае протяженных интервалов длиной более 50 км составляющая SESRcy6p может превышать норму на суммарный показатель SESR в десятки раз. При увеличении длины эталонного тракта минимально допустимые высоты антенн, рассчитанные в соответствии с Рекомендациями Р.530, становится все более недостаточными.
Субрефракционные замирания в зависимости от статуса РРЛ влияют на показатели неготовности в не меньшей степени, чем на показатель качества по ошибкам. Особенно сильно влияние субрефракционных замираний на показатели неготовности проявляется для протяженных интервалов длиной более 50 км. Расчетный среднегодовой показатель неготовности превышает норму до 40 раз, а расчетный показатель для худшего месяца может превышать нормируемое значение более чем в 100 раз.
Таким образом, для магистральных и внутризоновых линий связи большой длины выбор наименьших высот антенн в соответствии с Рекомендацией Р.530 на интервалах РРЛ протяженностью свыше 40 км является неприемлемым. Сравнительный анализ методов оценки интерференционной составляющей неустойчивости при одинарном приеме сигналов
Интерференционные замирания на интервалах РРЛ обусловлены много-лучевостью распространения радиоволн, когда наряду с прямым лучом в приемную антенну попадают лучи, отраженные от слоистых неоднородностей тропосферы и земной поверхности /16-18,57, 63-65/. Интервалы, на которых определяющую роль играет тропосферная многолучевость, а влиянием отражения от земной поверхности можно пренебречь, принято считать пересеченными. В случае, если наряду с тропосферной многолучевостью существенную роль играет отражение от земной поверхности, говорят о слабопересеченных интервалах. Кроме того, интенсивность лучей, отраженных от тропосферных неоднородностей, зависит от климатических условий, т.е. от того, проходит ли трасса распространения радиоволн над водными или заболоченными районами или вблизи больших водных массивов. Если это так, то интервалы считаются приморскими, в противном случае они рассматриваются как сухопутные /16-18, 21/. С учетом сказанного при исследовании влияния интерференционных замираний ниже рассматриваются интервалы 4-х типов: пересеченные сухопутные, пересеченные приморские, слабопересеченные сухопутные и слабопересеченные приморские.
Сравнительный анализ методов оценки влияния интерференционных замираний при разнесенном приеме
Полученные результаты исследования влияния субрефракционных замираний на показатели качества передачи в условиях недостаточных высот антенн, выбранных в соответствии с Рекомендациями МСЭ, позволяют сделать следующие основные выводы: - если выбор наименьших допустимых высот антенн в соответствии с Методикой НИИР обеспечивает достаточно небольшое, причем контролируемое влияние указанных замираний на показатели качества, то высоты антенн, выбранные на основе Рекомендации МСЭ Р.530, во многих случаях оказываются недостаточными, что обуславливает существенное, а порой неприемлемое ухудшение показателей качества передачи на интервалах; - при недостаточных высотах антенн субрефракционные замирания влияют на оба нормируемых показателя качества: показатель качества по ошибкам (показатель SESR) и показатель неготовности, причем степень этого влияния быстро возрастает с увеличением длины интервалов; - лишь в случае коротких интервалах длиной менее 30 км при выборе высот антенн на основе Рекомендации МСЭ можно пренебречь влиянием субрефракционных замираний на показатели качества; - если на интервалах средней протяженности длиной от 30 до 40 км влияние субрефракции относительно невелико, то на интервалах длиной от 40 до 50 км расчетные значения субрефракционных составляющих обоих нормируемых показателей качества не только соизмеримы с соответствующими нормами, но в ряде случаев превышает половину нормируемых значений, а в случае протя 119 женных интервалов длиной более 50 км указанные составляющие могут в несколько раз превышать соответствующие нормируемые значения, что дает основание говорить о неприемлемости выбора наименьших высот антенн в соответствии с Рекомендаций Р.530 на протяженных интервалах; - следует отметить большой разброс расчетных значений субрефракционных составляющих обоих нормируемых показателей качества передачи, особенно для протяженных интервалов.
Проведенное исследование зависимости влияния субрефракционных замираний от скорости передачи информации, параметров региональной статистики рефракции радиоволн и требований к нормируемым показателям качества передачи дают основания для следующих основных выводов: - энергетические характеристики радиорелейного оборудования и антенн, региональная статистика рефракции радиоволн и требования к показателям качества передачи оказывают существенное влияние на значение минимально допустимых высот антенн и показатели качества передачи; - изменение пропускной способности РРЛ не учитывается Рекомендациями МСЭ-Р Р.530. В соответствии с Методикой НИИР величина пропускной способности РРЛ влияет на пороговое значение величины дифракционных потерь при субрефракции, что приводит к изменению наименьших допустимых высот антенн: чем меньше пропускная способность линии, тем ниже высота подвеса антенн; - на интервалах длиной более 40 км снижение пропускной способности РРЛ позволяет уменьшить величину наименьших допустимых высот антенн, рассчитанных по Методике НИИР; - региональная статистика рефракции радиоволн не оказывает влияния на значение минимально допустимых высот антенн, определеляемых Рекомендациями МСЭ-Р. Высоты антенн, рассчитанные по Методике НИИР, напротив, имеют существенные отличия в зависимости от радиоклиматического района как в условиях субрефракции, так и нормальной (стандартной) рефракции. Наиболее благоприятными с точки зрения статических характеристик рефракции радио 120 волн являются радиоклиматические районы №№ 1в, 6, худшими - районы №№ 4, 9. Радиоклиматический район № 8 и близкие к нему по характеристикам районы №№ 1, 2, 3, 10, 11 и 12 являются типовыми (типичными) для территории Российской Федерации; - увеличение длины эталонного тракта приводит к повышению наименьших допустимых высот антенн, рассчитанных по Методике НИИР, особенно на интервалах большой протяженности; - для интервалов длиной 30 - 40 км расчетное значение субрефракционной составляющей SESRcyQp составляет для Ьэт= 600 км более 20 процентов от нормируемого значения показателя SESR, для L3T= 2500 км более 80 процентов, для интервалов длиной 40 - 50 км расчетное значение SESR p в ряде случаев превышает норму в несколько раз, а в случае протяженных интервалов длиной более 50 км составляющая SESRcy6p может превышать норму на суммарный показатель SESR в десятки раз. При увеличении длины эталонного тракта минимально допустимые высоты антенн, рассчитанные в соответствии с Рекомендациями Р.530, становится все более недостаточными; - субрефракционные замирания в зависимости от статуса РРЛ влияют на показатели неготовности в не меньшей степени, чем на показатель качества по ошибкам. Особенно сильно влияние субрефракционных замираний на показатели неготовности проявляется для протяженных интервалов длиной более 50 км.
Проведенные исследования и сравнительный анализ методов оценки влияния интерференционных замираний на интервалах с разными геоклиматическими характеристиками позволяют сделать следующие основные выводы: - в случае одинарного приема сигналов имеют место большое различие резуль татов оценки интерференционной составляющей неустойчивости, полученных на основе Методики НИИР и Рекомендации МСЭ Р.530 (в разы, а в отдельных случаях даже в десятки раз), а также большой разброс величины указанного различия, особенно на сухопутных пересеченных интервалах;
Похожие диссертации на Исследование методов оценки влияния замираний сигналов на показатели качества интервалов цифровых радиорелейных линий связи
-
